Средство записи конфиденциальной информации

Средство записи конфиденциальной информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение касается средства записи с записывающим слоем из полимера с фотоадресацией (РАР), с емкостью памяти более 5 кбайт/мм². В средстве записи можно сохранять информацию в форме невидимых голограмм, которые защищены от подделки, манипуляций и копирования и таким образом особо пригодны для сохранения информации, требующей защиты.

Также изобретение касается способа сохранения информации в средстве записи согласно изобретению в форме голограмм, которые невидимы для человеческого глаза.

В качестве опции возможна защита средства записи от несанкционированного доступа с помощью аналогового шифрования.

Средство записи пригодно для множества видов использования; ввиду своих качеств - особенно для систем удостоверений и идентификационных карт. Предметом изобретения, соответственно, также является использование средства записи согласно изобретению в удостоверениях и идентификационных картах для записи относящихся к личности данных и/или для сохранения требующей защиты информации в плоских устройствах, как то: удостоверениях, идентификационных картах и/или бумагах.

Существует множество ситуаций, в которых человеку приходится удостоверить свою личность и доказать подлинность данных. Устоявшееся средство для этого, распространенное во всем мире, - это идентификационные документы, удостоверения и идентификационные карты. Поскольку все больше данных обрабатывают с помощью технических средств, человек в наше время, помимо удостоверения личности, располагает фирменным удостоверением (пропуском), карточкой медицинского страхования, кредитной или банковской карточкой - все это инструменты, с помощью которых он удостоверяет свою личность, управляет определенными конфиденциальными данными, оказывается вправе совершать определенные действия или получает право на определенные услуги.

Общим для всех названных систем идентификации является то, что между удостоверением и его владельцем существует взаимно-однозначное соответствие. Для этих целей на удостоверение или в него записывают относящиеся к личности данные и/или признаки (например, фотографию, личный номер, возраст, рост и т.п.) владельца. На основе этих признаков устанавливают (идентификация) или проверяют (верификация) личность человека.

В рамках все нарастающей автоматизации необходимо, чтобы удостоверения были пригодны к прочтению техническими средствами. Лучше всего, если при этом и проверка подлинности удостоверения происходит автоматически. Далее, может оказаться необходимо автоматическое опознание носителя. Для этого привлекают характерные признаки человека, так называемые биометрические признаки, которые однозначно соответствуют личности, например отпечаток пальца, узор радужки, геометрическая форма кисти, черты лица или голос. Биометрические признаки можно сохранять в форме справочных данных централизованным образом в банке данных или децентрализованным образом помещать на удостоверение. Из соображений, обусловленных законодательством о защите данных, всегда предпочтительно децентрализованное сохранение, так что удостоверение должно располагать надлежащим средством записи.

Биометрические признаки требуют большего объема памяти, чем библиографические данные. Если принять за основу рекомендации международной организаций гражданской авиации ИКАО (International Civil Aviation Organization) относительно заграничных паспортов, пригодных для автоматического прочтения (ICAO TAG MRTD/NTWG Technical Report Version 2.0: Development and Specification of Globally Interoperable Biometric Standards for Machine Assisted Identity Confirmation using Machine Readable Travel Documents, http://www.icao.int/mrtd/biometrics/recommendation.cfm), то получается потребность в следующих объемах памяти: 12 килобайт для фотографий в целях опознания лица, 10 килобайт для изображений отпечатков пальцев, 30 килобайт для изображений, предназначенных для опознания радужки.

Надежность биометрического сравнения, т.е. сравнения биометрических данных человека со справочными данными на карточке, можно повысить за счет использования нескольких наборов справочных данных. При распознавании лица можно, например, отснять и сохранить несколько изображений. При идентификации в этом случае проводят сравнение лица в настоящий момент со всеми изображениями сохраненного набора данных. Таким образом снижают так называемый уровень ложного отказа (ложно-отрицательного результата) FRR (false rejection rate). Для этого необходим достаточный объем памяти.

То же самое справедливо в случае использования множественных биометрических данных. У многих людей, например, папиллярные линии на подушечках пальцев выражены достаточно слабо, так что опознание по отпечаткам пальцев сопряжено с трудностями. В этом случае необходимо использовать для опознания другой биометрический признак, например, узор радужной оболочки.

Емкость памяти идентификационной карточки, которую используют для автоматизированной идентификации на основе биометрических признаков, должна, стало быть, располагать емкостью памяти по меньшей мере 100 килобайт, лучше, однако, - больше.

Особый вид удостоверения представляет собой «карточка здравоохранения». Карточка здравоохранения должна в идеальном случае быть в состоянии сохранить историю болезни пациента, чтобы любой врач сразу узнал предшествующую историю пациента. К этому относится, например, сохранение рентгеновских снимков. Рентгеновские снимки представляют собой объемы данных порядка мегабайт. Следовательно, требуемая емкость карточки здравоохранения выше, чем у других карт-удостоверений. Карточка здравоохранения, на которой децентрализованным образом сохранены данные, обладает при этом по сравнению с централизованным сохранением данных тем преимуществом, что пациент сам распоряжается данными и сам может решать, кому он разрешает доступ к своим медицинским данным.

Во многих областях в качестве идентификационных (ID) карт утвердились пластиковые карточки. Особенно распространен формат ID-1, охарактеризованный в стандарте ISO/IEC 7810 („формат кредитной карточки”). Он обладает удобным размером и помещается в бумажнике. Существует множество устройств считывания карт, ориентированных на этот формат. Средство записи, пригодное к использованию в удостоверениях и идентификационных картах, должно быть возможно интегрировать в такую пластиковую карточку формата ID-1 согласно ISO/IEC 7810.

Необходимо также, однако, чтобы и другие форматы можно было оснастить средством записи. Особый формат представляют собой визовые документы. Они обычно сделаны из бумаги. Желательно, чтобы было возможно снабдить визовые документы биометрическими признаками путешественника, желающего въехать [в страну выдачи визы]. Для этого требуется возможность оснастить бумажный визовый документ средством записи по меньшей мере на 100 килобайт.

Информация, которую записывают в память, должна быть защищена от несанкционированного доступа. Биометрические признаки или медицинская информация - это «интимные» данные, которые можно использовать злонамеренно. Одной из возможностей защиты от нежелательного доступа является шифрование. В случае данных в цифровой форме возможно их шифрование цифровым образом. Доступ возможен только в случае знания ключа.

Помимо возможности шифрования желательна также защита от копирования, чтобы воспрепятствовать параллельному криптоанализу методом перебора. Криптоанализ методом перебора состоит в попытках расшифровать зашифрованную информацию с помощью компьютера посредством перебора всех возможных ключей. Время, которое необходимо для того, чтобы таким образом взломать систему, рассчитывают умножением количества возможных ключей на время попытки применения одного ключа. Компьютеры проводят вычисления очень быстро, а их производительность удваивается приблизительно ежегодно (закон Мура).

Оцифрованную информацию можно без потерь копировать неограниченное количество раз, не зная ее содержания. Таким образом, существует возможность параллельно организовать криптоанализ методом перебора: зашифрованную информацию многократно копируют и подвергают атаке на нескольких компьютерах. При этом на разных компьютерах используют различные наборы ключей. Благодаря этому уменьшается время, необходимое для успешного взлома (особенно в эпоху сетевых связей между компьютерами). Защита от копирования могла бы воспрепятствовать параллельному криптоанализу.

Помимо защиты от копирования должна существовать защита от манипулирования и/или от подделки сохраненных данных.

Резюмируя, можно сказать, что есть потребность в технике записи данных, которая позволяет сохранить по меньшей мере 100 килобайт, а лучше - многие мегабайты конфиденциальных данных, обеспечив их защиту от фальсификации и от нежелательного доступа. Недозволенное создание копии данных должно быть предотвращено. Должна существовать возможность нанести средство записи на множестве форматов, в т.ч. на пластиковых карточках и на бумажных документах.

В употреблении в качестве идентификационных карт находится целый ряд различных карт с информацией, например, карты с тиснением, со штрихкодом, с магнитной полосой и чипом. Выбор средства записи определяется применением. Карты с тиснением и штрихкодом, простые или матричные коды - это носители с низкой емкостью (от 100 до нескольких тысяч знаков) и их легко копировать.

В картах с чипом данные сохраняют в оцифрованном виде и защищают их от нежелательного считывания и уничтожения с помощью интегрированных логических схем доступа. Встроенный микроконтроллер позволяет проводить криптографические расчеты. Емкость памяти этих карт ограничена максимальным размером чипа, а их изготовление дорого. Они представляют собой монокристаллические полупроводниковые блоки памяти, предельный размер которых ограничен 25 мм², поскольку иначе они могут легко сломаться ввиду перегиба карты. В употреблении находятся карты с чипами емкостью от 16 до 72 килобайт.

Самой высокой емкостью памяти обладают карты, допускающие оптическое считывание. В патенте США US 2003136846 описана оптическая карта памяти, ведущая происхождение от оптического диска памяти (CD, DVD). С помощью адаптера карту можно прочесть посредством стандартного CD- или DVD-плеера. Емкость памяти составляет 100-200 мегабайт. Карта, однако, не обладает никакими механизмами защиты от нежелательного считывания и/или копирования. Каждый, в чьи руки попадет карта, может с помощью адаптера и DVD-проигрывателя прочесть ее, а с помощью устройства записи DVD - воспроизвести.

В патенте США US 4360728 описан еще один тип оптической карты памяти. Регистрирующий слой имеет форму полосы, предпочтительно расположенной вдоль продольной оси карты. Данные расположены в этой полосе не по спирали, как в диске памяти, а линейно вдоль нее. В международной заявке WO 8808120 (А1) описано устройство, с помощью которого возможна запись на регистрирующий слой и считывание с него.

Всякий, владеющий этим устройством, может считывать и/или копировать данные. Емкость памяти составляет несколько мегабайт.

В обеих упомянутых оптических картах памяти данные находятся в регистрирующем слое в цифровом виде в форме так называемых «питов». Эти питы, в принципе, можно считать с помощью микроскопа и перевести в цифровые данные. Как только данные прочтены компьютером, их можно копировать. Также возможен цифровой криптоанализ (взлом) методом перебора. Эффективной защиты от копирования, как это требуется, нет.

Защиту от считывания видимых под микроскопом цифровых данных предлагает голографическое сохранение данных.

При голографической записи данных два лазерных луча налагаются друг на друга в регистрирующем материале. Одним лучом (информационным) наносят подлежащие голографической записи данные, например, с помощью маски данных. Второй луч (индексный) интерферирует с информационным в материале. Интерференционный узор записывают в регистрирующем материале. При считывании голограмму освещают индексным лучом. При этом воспроизводится информационный луч, а изображение сохраненной информации (объекта) может быть отображено на светочувствительном сенсоре (см. фигуру 1).

Сохранение информации в виде голограмм представляет собой вид шифрования. Голографическая запись данных известна много лет. В 1949 году венгерский физик Деннис Гарбор (Dennis Garbor) открыл голографию. После изобретения лазера в 1960 году успешно изготовляли голограммы, т.е. трехмерные изображения предметов (http://www.holographie-online.de/wissen/einfuehrung/geschichte/geschichte.html). Таким образом, способ создания голограмм посредством лазерного луча, разделенного на индексный и объектный луч, уже много лет относится к текущему техническому уровню. Возможности и преимущества сохранения информации в форме голограмм были быстро распознаны и с тех пор многократно описаны в литературе (http://www.enteleky.com/holography/litrew.htm).

Техника голографической записи предоставляет еще одну возможность: аналоговое шифрование с помощью оборудования. На фигуре 1 воспроизведение информационного луча происходит только тогда, когда для считывания используют луч, который обладает такими же свойствами, как индексный луч при записи голограммы. Это дает возможность аналогового шифрования. Если индексный луч модулировать определенным образом при записи голограммы, то при считывании также необходимо использовать эту модуляцию. В ином случае будет невозможно воспроизвести информационный луч и прочесть записанную информацию. Таким образом, возможно аналоговое шифрование голограмм (см. фигуру 2). Идентификационные карточки, в которых идентификационные признаки записаны в виде шифрованной голограммы, описаны, например, в патенте США US 3,894,756. Данные шифруют «аппаратным способом», и считывание их возможно, соответственно, только с помощью надлежащей аппаратуры.

Есть множество способов создания голограмм, например, амплитудная или фазовая голография. В случае амплитудной голограммы узор интерференции записывается в регистрирующем материале как узор почернения. При реконструкции происходит поглощение индексной волны пропорционально локальному почернению (уменьшение амплитуды). В типичной же фазовой голограмме интерференционный узор оказывается записан в регистрирующем материале как узор показателя преломления. При воспроизведении объектовая (индексная) волна претерпевает фазовый сдвиг пропорционально локальному показателю преломления. Другие варианты фазовой голографии используют для создания фазовых различий в индексной волне вариации толщины слоя или рельефа поверхности.

Общим для всех вышеупомянутых голограмм является то, что преломляющие (отклоняющие) структуры видны человеческому глазу. В принципе возможно провести считывание структур микроскопом и с помощью компьютера попытаться расшифровать кодированную информацию из голограмм. Следовательно, было бы целесообразно, если бы голографические структуры были невидимы глазом.

Кроме того, записанные фазовые и амплитудные голограммы можно копировать. Так называемая «контактная печать» (Contact Printing, см. например, P.Hariharan. Basics of Holography. University Press Cambridge (2002)) представляет собой известный метод.

Помимо амплитудных и фазовых голограмм существуют еще так называемые поляризационные голограммы. Создать последние можно только в специальных записывающих средах. В качестве материалов записи (записывающих сред) можно использовать материалы, способные «запомнить» состоящие поляризации световой волны. Это, например, полимеры, несущие боковые цепи, содержащие азобензол, так называемые полимеры с фотоадресацией (РАР). При освещении поляризованным светом боковые цепи приобретают ориентацию перпендикулярно направлению поляризации (фотоориентация, см. фиг.3). Этот эффект можно использовать для записи данных (R.Hagen, T.Bieringer. Photoaddressable Polymers for Optical Data Storage. In: Advanced Matererials, WILEY-VCH Verlag GmbH (2001), Nr. 13/23, S.1805-1810).

Для записи поляризационных голограмм в полимерах с фотоадресацией можно в качестве информационного и индексного луча использовать лазерные лучи с круговой поляризацией. При наложении частичных лучей в записывающей среде из двух лучей с противоположной круговой поляризацией получается линейно поляризованный луч, который определяет направление групп со световой активностью в полимере. Эта форма голографии описана в международной заявке WO 99/57719 А1. Испрошено [патентование] способа и устройства для записи голограмм с поляризацией по Фурье.

Поляризационные голограммы на основе так называемых полимеров с фотоадресацией относятся к нынешнему техническому уровню.

На нынешнем техническом уровне также известно, что полимеры, содержащие азобензол, при освещении образуют поверхностные структуры (A.Natansohn, P.Rochon. Potoinduced Motions in Azo-Containing Polymers; Chem. Rev. 2002, 102, 4139-4175). Посредством процесса, индуцированного светом при температуре значительно ниже таковой стеклования материала, осуществляется транспорт молекул и групп молекул внутри полимерной пленки и отложение их в определенных местах. Получаемая в итоге поверхностная структура видна под микроскопом. Следовательно, голографические структуры в полимерах с фотоадресацией на основе полимеров с боковыми цепями с функциональностью азобензола согласно нынешнему техническому уровню также видимы, и возможно их копирование.

Поверхностные структуры проявляются тем отчетливее, чем интенсивнее выполняют облучение светом. Однако запись голографических структур с низкой интенсивностью света не является решением проблемы, поскольку при этом голографические структуры не обладают достаточной стабильностью во времени. Это описано, например, в германском патенте DE 4431823, пример 1 (стр.6, 7).

С учетом нынешнего технического уровня техническое задание состояло в том, чтобы разработать среду записи, которая в сочетании с голографической техникой записи позволяет сохранять в защищенном от подделки и нежелательного доступа по меньшей мере 100 килобайт, а лучше - несколько мегабайт конфиденциальных данных, например, биометрических признаков. Несанкционированное создание копии должно быть предотвращено. Средство записи должно обладать записывающим слоем, в котором возможны голографическая запись и чтение, каковой слой можно наносить в различных масштабах на множество носителей, в т.ч. пластиковые карты и бумажные документы.

Неожиданно было обнаружено, что техническое задание может быть решено с помощью оптического средства записи, состоящего по меньшей мере из одного записывающего слоя полимера с фотоадресацией, и с помощью способа записи, посредством которого в средстве записи согласно изобретению можно записать невидимые поляризационные голограммы.

В качестве записывающего слоя пригодны в принципе все полимеры, в которых возможно записывать направленное двойное лучепреломление (Polymers as Electrooptical and Photooptical Active Media, V.P.Shibaev (Hrsg.), Springer Verlag, New York 1995; Natansohn et al., Chem. Mater. 1993, 403-411). Записанные узоры двойного лучепреломления становятся видимы в поляризованном свете. Посредством целенаправленного освещения возможно записать пространственно ограниченное двойное лучепреломление, главная ось которого движется при вращении направления поляризации. Примерами этих полимеров с фотоадресацией являются полимеры с боковыми цепями с азобензольной функциональностью, описанные, например, в заявке на патент США US-A 5173381. При освещении поляризационным светом фотоактивные азобензольные группы в полимере с азобензольной функциональностью приобретают ориентацию перпендикулярно направлению поляризации (фотоориентация, см. фиг.3).

Другие представители класса полимеров с фотоадресацией, которые могут найти применение в настоящем изобретении, описаны в следующих публикациях: европейский патент ЕР 0622789 В1 (стр.3-5), германские заявки на патент DE 4434966 А1 (стр.2-5), DE 19631864 А1 (стр.2-16), DE 19620588 А1 (стр.3-4), DE 19720288 А1 (стр.2-8), DE 4208328 А1 (стр.3 строки 3-4, 9-11, 34-40, 56-60), DE 10027153 А1 (стр.2-8 строка 61), DE 10027152 А1 (стр.2-8), международная заявка WO 196038410 А1, патенты США US5496670 раздел 1 строки 42-67, раздел 6 строка 22 - раздел 12 строка 20), US 5543267 (раздел 2 строка 48 - раздел 5 строка 3), европейский патент EP 0622789 В1 (стр.3 строка 17 - стр.5 строка 31), международные заявки WO 9202930 А1 (стр.6 строка 26-35, стр.7 строка 25 - стр.14 строка 20), WO 1992002930 А1.

Предпочтительно используют полимеры, в которых двойное лучепреломление можно индуцировать с помощью облучения поляризованным светом с длиной волны в пределах от 320 до 700 нм, особо предпочтительно - в пределах от 400 до 550 нм.

Плотность записи в слое из полимера с фотоадресацией ограничена длиной волны L света, используемого для записи.

Теоретическая плотность записи составляет 1/L². При использовании синего источника света (400 нм) плотность записи составляет, следовательно, 6,25 мегабит/мм², при использовании источника зеленого света (530 нм) - соответственно, 3,55 мегабит/мм². Таким образом, можно создать средство записи емкостью от по меньшей мере 100 килобайт до многих мегабайт.

Под записывающий слой можно в принципе использовать всю поверхность средства записи, поскольку слой наносят в виде тонкой пленки. Таким образом, при использовании карты размером со стандартную кредитную карточку можно теоретически получить емкость памяти в 15,5 гигабит.

Записывающий слой, а при необходимости - и средство записи можно уменьшить до размера единичной голограммы. Размер записанной голограммы составляет по меньшей мере 0,01 мм², предпочтительно - от 0,05 до 5 мм², а особо предпочтительно - от 0,07 до 1,5 мм².

Средство записи размером ок. 0,03 мм² годится для того, чтобы сохранить около 5 килобайт данных. Такое средство записи можно в качестве защиты от подделки размещать, например, на драгоценностях, таблетках и других объектах, обладающих высокой ценностью или требующих защиты по иным причинам.

Информацию сохраняют в средстве записи в форме поляризационных голограмм. Материал записи и способ записи обеспечивают невидимость информации для человеческого глаза и, таким образом, защиту ее от подделки, копирования, манипуляции и нежелательного считывания. По внешнему виду средства записи невозможно установить, записана ли информация вообще и в каком месте. Копирование голограммы посредством «контактной печати» (Contact Printing, P.Hariharan: Basics of Holography. University Press Cambridge, 2002) в случае этих поляризационных голограмм также исключено.

Средство записи состоит из по меньшей мере трех слоев: носителя, записывающего слоя из полимера с фотоадресацией и одного или нескольких защитных слоев.

В зависимости от расположения лазерного источника и детектора при считывании записанной информации можно провести различие между двумя основными последовательностями слоев.

В случае трансмиссионной голографии (голографии в проходящем свете, фиг.4) источник лазерного излучения и детектор находятся с разных сторон записывающей среды (средства записи), а лазерный луч/индексный луч должен проникать через средство записи. Записывающий слой размещается между двумя защитными слоями, состоящими каждый из одного или нескольких слоев, и один из них служит носителем. Защитные слои в этом случае обеспечивают необходимую прочность средства записи и защищают полимер, в котором происходит запись, от механических нагрузок (например, царапин). Эти защитные слои должны быть прозрачны для считывающего и (по крайней мере, слой, обращенный к лазеру) для записывающего света.

В случае рефлексионной голографии (голография в отраженном свете, фиг.5) записанную информацию считывают со средства записи при отражении, т.е. источник лазерного излучения и детектор находятся с одной и той же стороны средства записи. Средство записи состоит из, как минимум, четырех слоев; к слоям, упомянутым при описании трансмиссионной голографии, добавляется еще отражающий слой, который расположен между носителем и записывающим слоем. В качестве альтернативы можно разместить отражающий слой так же и на стороне носителя, противоположной записывающему слою: в этом случае носитель должен быть прозрачен для считывающего света.

В случае рефлексионной голографии носитель может быть непрозрачным для записывающего и считывающего света; сторона же, обращенная к лазеру, должна быть прозрачна для записывающего и считывающего света.

В вариантах как трансмиссионной, так и рефлексионной голографии защитные слои, через которые при считывании проходит лазерный луч, должны обладать незначительным светорассеянием и незначительным двойным лучепреломлением.

Предпочтительно считывать голограммы в отраженном свете.

Носитель, на который нанесены отражающий слой и записывающий полимер, может быть из любого материала, имеющего ровную поверхность на которую наносят ровный же отражающий слой. Под «ровной поверхностью» подразумевают такие поверхности, которые характеризуются малой шероховатостью. Шероховатые поверхности рассеивают лазерный луч, что может вызвать проблемы при считывании записанной информации. Шероховатость поверхностей можно определить, например, с помощью технологии измерительного щупа (измерительный прибор: KLA Tencor Alpha Step 500; метод измерения: ММ-40001). Целесообразно, чтобы шероховатость поверхности R_a была ниже 100 нм.

Возможные материалы - это стекло, металл или полимеры.

В качестве материала для носителя пригодны в частности акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), поликарбонат (PC), сплавы PC-ABS, полиэтилен-терефталат (PET), полиэтиленнафталат (PEN), поливинилхлорид (PVC), полиметилметакрилат (РММА), полиэфир (РЕ), полипропилен (РР), целлюлоза, полиимид (Р1) и полиамид (РА). Особо предпочтительны ABS, PVC, РЕ, PET, PC, PA или сплавы этих материалов.

Особо предпочтительно использовать полимер, который можно переработать в пленку (см. Дж.Nentwig, Kunststoff-Folien, 2. Aufl., Hanser-Verlag, 2000, S.29-31, S.39, S.43-63).

Отражающий слой образует избирательное по длине волны зеркало, которое отражает для считывания индексный луч с длиной волны.

Отражающий слой предпочтительно состоит из металла или сплава, особо предпочтительно из алюминия, золота, меди, висмута, серебра, титана, хрома или сплава, в который в качестве основных компонентов входят указанные элементы.

Средний коэффициент отражения в видимом (VI8) и ближнем инфракрасном (NIR) диапазонах составляет по меньшей мере 50%, предпочтительно - по меньшей мере 80%, особо предпочтительно - по меньшей мере 90%.

Предпочтительно применяют материалы, которые сохраняют высокий коэффициент отражения на протяжении длительного времени (по меньшей мере 3 года).

Отражающий слой можно наносить на носитель напылением, CVD (Chemical Vapor Deposition, химическим осаждением из паровой фазы), PVD (Physical Vapor Deposition, физическим осаждением из паровой фазы), металлизацией разбрызгиванием, гальванизацией. Предпочтительно наносить отражающий слой металлизацией разбрызгиванием или напылением.

Толщина отражающего слоя должна составлять по меньшей мере 50 нм, предпочтительно она лежит в пределах от 80 нм до 1 мкм.

В качестве сочетания носителя и отражающего слоя можно также использовать присутствующие на рынке металлизированные термопластические пленки.

Отражающий слой может сам по себе быть построен как многослойная структура, в которой желательной отражающей способности достигают посредством целенаправленного многократного отражения в структуре слоев.

Для улучшения оптических качеств можно проводить напыление или разбрызгивание на носитель многократно, а между этапами металлизации очищать, чтобы минимизировать число микроотверстий.

Записывающий слой из полимера с фотоадресацией можно наносить из раствора с помощью известных технологий, например, покрытия центрифугированием, напылением, раклеванием, покрытием погружением, трафаретной печатью, погружением, разливом и т.д. Толщина слоя получаемой пленки обычно располагается между 10 нм и 50 мкм, предпочтительно - между 30 нм и 5 мкм, особо предпочтительно - составляет от 200 нм до 2 мкм.

На записывающий слой наносят один или несколько защитных слоев. Они должны защищать записывающий слой от царапин и других воздействий окружения, например, от влажности.

В качестве защитного слоя для средств оптической записи предпочтительно используют так называемый защитный лак. Защитный лак можно использовать в следующих целях: защита от УФ-излучения и от погодных воздействий, от царапин, механическая защита, придание механической и термической устойчивости.

Защитный слой предпочтительно представляет собой лак, отверждаемый излучением, предпочтительно - лак, затвердевающий под воздействием ультрафиолетового облучения. Покрытия с УФ-отверждением известны и описаны в литературе, например, P.K.T.Oldring (Ed.), Chemistry & Technology of UV & ЕВ Formulations For Coatings, Inks & Paints, VoL 2, 1991, SITA Technology, London, p.31-235. Они представлены на рынке в виде чистых веществ или смесей. Материальную основу образуют эпоксид-акрилаты, уретан-акрилаты, полиэстер-акрилаты, акрилированные полиакрилаты, акрилированные масла, кремниевые акрилаты, полиэфир-акрилаты с модификацией аминами или без таковой. В дополнение к акрилатам или вместо них можно применять метакрилаты. Кроме того, можно использовать полимерные продукты, содержащие в качестве полимеризуемых компонентов винил, винилэфир, пропенил, аллил, малеинил, фумарил, малеимиды, дициклопентадиенил и/или акриламидные группы. Акрилаты и метакрилаты предпочтительны. Содержание представленных в торговле фотоинициаторов, например, ароматических кетонов или производных бензоина может составлять от 0,1 до ок. 10 вес.%

Еще в одном варианте исполнения защитный слой состоит из пластмассовой пленки, покрытой упомянутым лаком. Пластмассовую пленку наносят разливом, раклеванием, центрифугированием, (Spin Coating), трафаретной печатью, распылением или ламинированием. Лак можно нанести на пленку до или после этого этапа.

Защитный слой должен соответствовать следующим требованиям: высокая прозрачность в диапазоне длин волн от 750 до 300 нм, предпочтительно - от 650 до 300 нм, незначительное двойное лучепреломление, отсутствие рассеяния, аморфность, устойчивость к царапинам, предпочтительно по результатам измерения твердости по карандашной шкале или другого теста износа из числа используемых изготовителями карточек, вязкость предпочтительно от ок. 100 мПа·с до ок. 100.000 мПа·с.

Особо предпочтительны смолы и лаки, которые лишь незначительно сокращаются при освещении, характеризуются незначительным количеством двойных связей и обладают относительно высоким молекулярным весом.

Особо предпочтительные свойства материала защитных слоев, следовательно, таковы: плотность двойных связей ниже 3 моль/кг, функциональность менее 3, особо предпочтительно - менее 2,5 и молекулярный вес M_n более 1.000, а крайне предпочтительно - выше 3.000 г/моль.

Нанесение жидкости осуществляют разливом, раклеванием или центрифугированием (Spin Coating).

Последующее затвердевание осуществляют освещением большой площади, предпочтительно - освещением УФ-светом.

Солнечный свет обладает широким спектром, и его влияние может привести к тому, что голограммы под воздействием солнечного света будут постепенно стираться. Чтобы этому воспрепятствовать, в защитный слой можно ввести средство поглощения, блокирующее длины волн, которые не используют ни для записи, ни для считывания записанной информации, как, например, полимеризуемые мероцианиновые красители (международная заявка WO 2004/086390 А1, германский патент DE 10313173 А1) или наночастицы.

Записывающий слой используют для оптической записи данных. Данные можно записывать в цифровом (например, как последовательность битов) или аналоговом (например, как изображение) виде. Данные можно внести в записывающий полимер, как в случае CD или DVD. Предпочтительно, однако, записывать данные голографическим способом. Особо предпочтительно при этом записывать голографическим способом страницы данных. Информация может содержать градации серого. Целесообразно, чтобы страницы данных состояли из двоичного узора (черно-белого узора), поскольку при воспроизведении на микросхеме камеры посредством считывания сохраненных голографическим образом страниц данных последний дает хорошо различимый и легко преобразуемый в электронный сигнал узор из светлых и темных участков. Возможна, например, голографическая запись штрихкодов или матричных кодов или же кодов - их производных. Обзор известных двоичных кодов дан, например, в следующей книге: Roger C.Palmer, The Bar Code Book, Herausgeber Helmers Pub; 4. Edition (Januar, 2001).

Целесообразно, чтобы код включал коррекцию ошибок, например по Риду-Соломону, чтобы обеспечить возможность правильного считывания воспроизведенной страницы данных, несмотря на ошибочно воспроизведенные биты.

Целесообразно создавать голограммы посредством наложения индексного и объектового луча в записывающем материале. Объектный луч содержит подлежащую записи информацию предпочтительно в форме пространственной амплитудной модуляции. Ее можно «наложить» на объектный луч с помощью статической фотомаски или программируемого пространственного модулятора света (SLM). Предпочтительно использовать программируемый SLM. Это может быть жидкокристаллический микродисплей (LC), например, LC 2002 (фирма Holoeye), жидкокристаллическая система на силиконе (Liquid Crystal over Silicon, LCoS), например, LC-R 2500 (фирма Holoeye) или микромеханическая система зеркал, как, например, DMD производства Texas Instruments.

Объектный луч можно голографическим способом сохранить в записывающем материале посредством взаимного наложения с индексным лучом. Целесообразно проводить голографическую запись объектного луча, прошедшего преобразование Фурье, поскольку получаемая голограмма Фурье обладает инвариантностью к переносу, что облегчает считывание ввиду увеличения допусков при размещении считывающего луча.

Преобразование Фурье предпочтительно проводить физически с помощью линзы Фурье.

Целесообразно, чтобы объектный и индексный луч представляли собой лучи света с противоположно направленной круговой поляризацией, дающие при наложении в записывающей среде линейно поляризованный свет, определяющий локальную ориентацию полимеров с фотоадресацией.

В качестве опции индексный луч также может быть модулирован. Эта модуляция исполняет функцию шифровального ключа, поскольку считывание голограммы возможно только с помощью «правильно» модулированного индексного луча. Ключ может иметь вид амплитудной или фазовой модуляции индексного луча. Предпочтительно использовать для шифровального ключа фазовую модуляцию. Это способствует повышению защищенности. Если голограмму осветить объектным лучом, индексный луч будет воспроизведен. Это означает, что, зная часть записанных данных и освещая голограмму с использованием этой части в форме соответствующей амплитудной модуляции, можно было бы воспроизвести часть ключа. Если бы ключ состоял в амплитудной модуляции, его можно было бы сделать видимым на световом датчике. Если же ключ - это фазовая модуляция, то непосредственно сделать ее видимой невозможно, поскольку световые датчики не могут регистрировать фазу, а только интенсивность светового луча, пропорциональную квадрату амплитуды.

Фазовую модуляцию можно осуществить с помощью соответствующего пространственного модулятора света (Spatial Light Modulator, SLM). Также возможно установить в ходе луча статическую фазовую маску. Статической фазовой маской может быть, например, стеклянная пластинка, на которой вытравлена некоторая структура. Эта структура создает локальные различия в траектории света, проходящего через стеклянную пластинку, которые обеспечивают фазовую модуляцию.

Осуществлять фазовую модуляцию предпочтительно с помощью программируемого пространственного модулятора света (SLM). Таким SLM может быть жидкокристаллический микродисплей (LC), например, LC 2002 (фирма Holoeye), жидкокристаллическая система на силиконе (Liquid Crystal over Silicon, LCoS), например, LC-R 2500 (фирма Holoeye) или микромеханическая система зеркал, например, разрабатываемая Фраунгоферовским институтом фотонных микросистем.

Запись (экспозиция) происходит при длине волны, при которой в материале индуцируется направленное двойное лучепреломление. В случае использования в качестве хромофора полимеров с фотоадресацией с азобензольными боковыми цепями освещение проводят в диапазоне полос поглощения, обусловленных электронным переходом π-π* в азобе